机械零件热处理加工技术工艺研究

曹伟

摘要：加工处理是机械零件生产制造中的要点环节，除了涉及到对多类型技术手段的应用，也对加工与处理效果具有严格要求。本文以机械零件热处理加工技术为探讨主题，分析机加工、线切割加工等常见零件加工的方法与特点，从预热环节处理、加工过程预热处理、材料的选择、热加工处理等方面阐述热处理加工技术在机械零件生产制造中的具体应用。

Abstract： Processing is a key link in the production of mechanical parts. In addition to the application of multiple types of technical means， it also has strict requirements on processing and processing effects. This article takes the heat treatment processing technology of mechanical parts as the topic of discussion， analyzes the methods and characteristics of common parts processing such as machining and wire cutting， and explains the heat treatment from the aspects of preheating treatment， processing preheating， material selection， and thermal processing. The specific application of processing technology in the manufacture of mechanical parts.

关键词：机械零件;热处理;加工技术

Key words： mechanical parts;heat treatment;processing technology

中图分类号：TG5                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）20-0106-02

0  引言

工业技术的创新发展为机械制造产业注入了源源不断的发展动力，将热处理加工技术运用到机械零件的生产制造工作中，不仅在于升级并革新传统单一化的技术手段，也是全面提高零件加工质量水平的必要路径。提高热处理工艺在机械零件加工作业中的应用实效，需要立足于产业生产的技术条件与实际情况，将热处理技术方法的优势作用充分发挥出来，助力工业产业的高质量发展。

1  机械零件常见加工方法

1.1 机加工  机加工是机械生产产业中的一种较为常见的技术手段，将机加工法运用到零件处理工作中，通常能够取得较好的生产加工成果，进一步提高机械制造效率。但观察与分析此种工艺方法在大部分机械零件加工工作中的实际应用情况可以发现，由于技术人员的操作方式不规范，在没有严格参照标准作业要求的情况下，很容易出现纰漏问题，给机械加工效果带来负面影响，导致零件表面过于粗糙，难以满足机械加工制造的规定要求。由此可见，将机加工技术应用到机械零件处理工作中，对操作规范具有严格要求，若是在质量控制方面出现问题，很容易导致零件在经过处理后形成软点，影响后续生产制造工作的有序进行[1]。

1.2 线切割加工  作为一种高效的技术手段，线切割技术法在当前的工业制造领域中的应用十分广泛。将线切割技术运用到机械零件的加工处理工作中，有利于精简化整个操作流程，面对形状复杂的产品模型，也可以高效地完成相应的加工生产工作。但调查了解线切割在零件加工中的实际应用情况，可以发现其很容易改变零件表面层的状态与性能，若是零件较小、强度性能较低，则表面上会有微小的裂缝呈现，这不仅严重影响到产品的品质情况，也会对其在后续机械制造中的使用期限、使用寿命等带来直接影响，大幅削弱零件整体零件的强度与稳定性[2]。

2  机械零件热处理加工技术工艺

2.1 预热环节处理  将热处理加工技术应用到机械零件的生产制造工作中，首先需要进行预热处理，其主要目的是最大限度内降低零件在实际加工、处理阶段内的形变概率，在使其保持原有形状的基础上，优化切削效能，并进一步提高切削作业的精准度。需要热处理加工的机械零件类型不同，其主体组成材料也会存在一定差异，无论是结构组织的不同，还是对应硬度限制方面的差异性，都是影响最终零件的热处理加工效果的决定性因素。以亚共析钢材料为例，此种材料具有十分细小的晶粒，以及相对均匀的内部组织结构，要对其进行切削处理，一方面對切削技术手段的优化应用具有严格要求，另一方面也需要技术人员严格把控各个切削加工过程的精准性，确保零件的处理加工成效满足机械制造的标准要求。除此以外，锻造预热处理也是机械零件热处理加工中的重要组成部分，要切实提高零件的质量水平与强度性能，还需以严格把控预热环节的处理成效为切入点，将质量管控贯彻落实到零件预热的全作业流程，深入分析并把握锻造预热处理的标准要求，优化各类型零件的热处理质量[3]。

2.2 机械加工过程的预热处理  在机械制造生产产业中，零件加工涵盖的技术工艺较多，涉及到的作业流程也十分复杂，需要处理加工的零件类型不同，其对技术应用的规范要求也会存在一定差异，若是零件的性质特点较为特殊，在经过复杂的处理流程后，其自身的几何形状也可能存在较大变化。将热处理加工技术应用到零件生产工作中，零件自身的应力分布特点会在相应程度上发生改变，若是应力重新排序的程度较深，则很容易导致零件在后续机械制造环节中出现不确定性的质量问题。

2.2.1 热处理中的退火技术  退火技术主要是将零件置于高温环节下，加热到指定温度后，再将其进行保温处理，直至缓慢冷却，此种退火工艺在钢材料的加工处理中的应用十分常见，在优化钢材性能方面具有显著优势，除了可以有效地改变钢材硬度，还能够大幅降低切削作业的难度水平，为零件的后续生产与加工处理奠定良好基础。钢材晶粒经过退火处理后，整体结构更为精细化，有利于提升热处理的工艺效果，退火技术的类型较多，常见的有球化退火、完全退火以及等温退火等，以完全退火技术为例，其主要是加工零部件到指定的温度范围，再将其予以保温处理，然后通过逐步缓冷达到退火效果。现阶段，在生产亚拱析材料的作业过程多会涉及到对完全退火技术的使用。与完全退火技术相对应的是等温退火技术，其强调加热处理材料到适宜的温度水平，然后在对其及采取保温处理，接下来，利用快速冷却的技术方法处理材料，使其达到不超过Ar1的适宜温度，再对其予以静置即可。在经过相变后，在空气中出炉并实行冷却，此种技术工艺在机械加工制造中的应用不仅使得零件停放在炉内的实际时间被大幅缩短，也使得零部件的热处理效果大幅增强。球化退火是一种新型的技术手段，其主要是指退火处理钢里渗透体，通常情况下，以Ac1+30-50℃为基准，加热处理零件，接下来将其置于保温环境中，经过缓凝后，即可得到较为理想的热处理效果。当前，在生产加工共析钢零件的作业过程中，对球化退火技术工艺的应用最为常见。

2.2.2 热处理中的正火技术  在标准化的温度范围内，对钢材料进行加热处理，经过保温处理流程后，对其加以空冷处理，以达到零部件热处理的目的，是正火技术的基本概念。利用正火技术加工并处理钢材类的零部件后，材料中原有的网状二次渗碳体含量大幅降低，被显著消除，这一工艺环节与处理成效主要是为后续球化退火环节的实施奠定一定的基础。通常情况下，要有效地提升或优化零部件的切削性能，可以优先考虑引入对低碳钢材正火处理技术的应用，若是需要加工处理中碳钢材，既可以选择使用正火技术，也可以选择退火方法。球化退火技术在高碳钢材的热处理工作中具有显著优势，能够获取较为理性的处理效果。

2.2.3 热处理中的淬火技术  现阶段，在机械零件加工处理产业中，应用最为广泛的热处理工艺便是淬火技术，例如，要获取马氏体组织，即可引入对淬火技术的应用，使得零部件原有的性能品质得到显著改善。要利用淬火技术处理亚共析钢制作零部件，关键在于科学化、合理化以及精准化地控制热处理的实际温度，通常情况下，以Ac3+30-50℃为宜，这一温度主要是淬火处理共析钢材料所需的适宜温度，要利用淬火法处理过共析钢材料，则需以Ac1+30-50℃为基准。若忽视了对淬火温度的合理化控制，亦或是适宜温度过高，则会在一定程度上加大晶体的体积，进而对钢材料热处理后的硬度性能、耐磨性等造成严重的负面影响。

2.2.4 热处理中的回火技术  在不高于A1温度的环境条件下，保温并冷却处理淬火钢，是回火技术这一常见技术手段的基本处理原理，在整个回火处理的工艺流程中，因淬火形成的内部应力大幅下降，有效地避免了零件经热处理后出现开裂、形变等问题现象的几率。在此基础上，依托于对高效处理技术的应用，在最大限度内优化钢材的韧性，优化材料的硬度性能，达到机械零件处理加工的性能要求与力学效果。除此以外，利用回火技术热处理零部件，也能够使得钢材各部分的整体性能更加趋于平衡，防止其在后续制造或使用过程中出现形变等问题现象。灵活运用回火加工工艺，在温度不断升高的变化过程中，材质的强度、硬度等性质水平会逐渐降低，而随着温度升高，材质的韧性、塑性能力则会显著加大。

2.3 材料选择  加强对材料选择环节的质量控制，不仅与后续机械零部件的加工处理效果密切相关，也对最终零件的加工质量与制作成效具有决定性影响，由此可见，确保材料的合理化选择，是提高工件整体质量水平的基础条件。选择适宜的零件材料，一方面需要了解并深入把握零件的造价成本，另一方面则需要综合考虑其加工性能，确保符合机械生产制造的各项标准要求。若是忽视了对材料选择阶段的严格把关，不仅会使得加工处理作业耗费的经济成本大幅提升，也难以为后续的生产工作提供稳定有序的资源支持。模具钢、低合金钢是近年来在机械零件热处理的产业中得到广泛应用的主要材料，以低合金钢材料为例，其不仅能够良好地适应热处理工艺流程，还便于获取碳素钢材料，防止因设计不科学、操作不合理等问题引发零件在实际使用阶段内出现开裂、形变等问题现象。模具钢在冷作磨具的生产环节内得到较多应用，体现出良好的性能特点。

2.4 热加工处理  利用热处理技术加工机械零件，对温度控制具有严格要求。在实际组织开展工业加工作业过程中，若引入了对淬火技术的应用，则应将温度水平控制在Ac3+30-50℃左右，要进一步优化钢材料的使用性能，则需确保整个淬火处理过程中温度的持续性，避免过高或过低，除此以外，对材料的品质性能予以实时检查，确保其刚度、强度等符合规定要求。对淬火热处理加工环节予以针对性地调整与改进，一是要维持材料的韧性、塑性等性质水平在要求范围内，二是需要与机械零件热处理的技术条件与实际情况紧密结合，避免零件结构出现质量问题。

3  结束语

将热处理技术应用到零件加工工作中，意在提高机械生产加工制造的技术水平，将回火技术、淬火技术以及球化处理工艺等灵活地运用到零部件的热处理工作中，科学选用适宜材质类型的零件材料，规范把控所用零件的加工规格与技术参数，切实推动零件加工处理作业的高质量发展。

参考文献：

[1]中国热处理行业“十四五”发展规划规划纲要[J].热处理技術与装备，2020，41（05）：66-76.

[2]陈龙.机械加工零件的热处理加工技术分析[J].南方农机，2020，51（04）：174.

[3]赵琳.浅谈热处理在机械制造过程中的作用[J].中国设备工程，2020（01）：87-88.